当你见到多年不见的同学，亲切地问：“你现在在做什么？”，如果对方说出一句低沉又害羞的一句话：“我在学天文学”，你通常会无言以对。两三秒。 可以说是狼狈不堪，然后你不得不睁开眼睛，真诚地说：“真是太深奥了！” 本文旨在避免类似的情况发生，为你和天文学呆子（如果你还愿意和他聊天的话）创造话题。

《生活大爆炸》中的拉吉是一位天体物理学家。 图片来源：Youtube

问题1：天文学和天体物理学有什么区别？

说实话，我现在还无法给出这个问题的原因。 早年我曾半开玩笑地说：“天文学是文学，天体物理学是理论”。 然而我后来发现，天文系的那些学生和我这个物理系天体物理专业的学生学的是同样的课程，做的也是类似的课题，参加同一个会议，发表在同一个期刊上。 更重要的是，我问过的几乎所有天文/天体物理专业的学生和老师对这个问题的答案都没有共识，所以我只能说：“这个问题并不重要。至于人，开心就好。”

问题2：天文学研究什么？ （同学们怎么想？）

据我的博士生导师张双楠教授介绍，地球大气层以上的一切都属于天文学。 这样，整个宇宙中只有很小的一部分是天文学家不研究的，而天文学家本身就生活在世界上他们不研究的那部分。 他们确实知道如何找到关键点。

天文研究的对象按规模可分为以下几类： 一类与恒星有关。 它包括恒星的生命：它的过去的生命——原恒星、分子云； 它的黄金时期——主序星； 它的晚年——巨行星、行星状星云； 它的“尸体”——白矮星、中子星和黑洞。 。 每个阶段都可以衍生出无数的话题，比如八卦一些明星和妻子的爱情史——双星系统，明星的孩子——行星、小行星、彗星等，明星的家族——星团，明星之间的互动黑洞与恒星、中子星与恒星的相互作用、中子星与周围环境的相互作用、中子星的内部结构、恒星的内部结构……相信你已经了解了想通了，我就可以继续写了。

更大的范畴是对星系的研究。 如果说星星是一个人，那么星系就是一个国家。 国家的领土上不仅有人民，还有动植物、山川河流、沙漠戈壁等丰富多彩的事物。 同样，星系中不仅有恒星，还有致密天体、宇宙线、气体、暗物质、尘埃、星系核心黑洞、卫星星系等有趣的东西。 国家之间会有战争和联姻，星系之间会有碰撞和合并。 如果特洛伊战争可以写成《伊利亚特》，那么星系之间的合并将是多么壮丽的史诗啊！

哪里有国家，哪里就会有国家联盟。 星系也会聚集在一起形成星系团。 除了星系之外，星系团还含有大量的暗物质和热气体。 研究星系团中星系的形状，以及星系团与星系团的碰撞，都是研究暗物质本质的好方法。 到目前为止，人类只是从天文学家那里获得了有关暗物质的线索。

最后，天文学家研究整个宇宙。 研究它是如何从一个点膨胀到现在的样子，现在宇宙的膨胀是否在加速，未来宇宙是否会继续膨胀，宇宙中的元素是如何形成的，宇宙中的星系是如何形成的形成...

问题三：如何学习天文学？ （同学们每天都做什么？）

有一个成语叫“一斑揭示全豹”，特别适合形容天文研究。 如果用更接地气的比喻的话，那就是“盲人摸象”。 因为天文研究的目标要么太大，要么太远。 坐在地球上的人们只能获得有关天体的零星信息，然后不得不根据这些信息来猜测“大象”的样子。 按照分工，有的人负责“摸”，有的人负责“猜”。 负责触摸的人称为“观察者”，负责猜测的人称为“理论家”。

1观察

观察方法有很多种。 最容易想到的就是通过望远镜观察天体的图像。 例如，该方法可用于研究弥漫星云、星团、星系和星系团。 人们去检查身体的时候，只要用眼睛看皮肤就可以了。 如果是内脏器官，则需要进行 B 超检查；如果是检查骨骼，则需要进行 X 光检查。 观察天体也是如此。 如果想在不同深度看到同一个天体，就必须使用不同波段的望远镜。 这些望远镜的建造成本很高，而且有些仍在太空中，因此世界各地的科学家共享他们的望远镜。 望远镜所有者将观测到的图像转换成数据，然后将其放在网站上供其他科学家下载和使用。 所以你的天文同学可能从来没有见过他用的望远镜，只是每天点击电脑。

艺术家对伽利略的描绘。 天文学家的经典形象是在夜间通过望远镜观察天空。 然而，许多现代天文学家从未见过他所使用的望远镜。 图片来源：伽利略计划

说到这里，有人问，如果有人花了这么多钱建造了一个望远镜，为什么要把数据免费提供给别人呢？ 科学家都是雷锋吗？ 对此我只能说，是的，科学家就是雷锋……当然你也可以说，那些发表的成果可以纳入到望远镜项目的成果中，以换取更多的项目资金。 所以，资助这个项目的人/政府部门是雷锋。 不管怎样，在科学研究这件事上，如果不包括“雷锋”这个元素，那就没有意义了。

哦，这有点牵强了。 我刚才讲了看天体图像。 有大量的天体。 他们离地球太远了。 他们的形象只是亮点。 无论放大多少倍，它们仍然只是亮点。 有什么可看的？ 这时就需要借助其他手段来观察。 例如，查看其光谱线以了解其化学成分，查看其连续光谱和偏振以了解其上发生的物理过程。 你还可以看到它的光线如何随着时间的推移而变化，这就是所谓的时变信息。

2 理论

这些错综复杂的观察结果公布后，福尔摩斯的办公桌前就如同摆放了一堆谋杀案现场调查报告。 他需要解释这个问题：“现场究竟发生了什么？” 例如，如果现场拍到了脚印的照片，那么侦探如何知道这个脚印主人的身高和体重呢？ 他可以制作一个与真人比例相同的机器人模型，让他穿上鞋子在房间里走动，留下脚印，然后不断调整机器人的高度和重量，使机器人留下的脚印如尽可能接近现场捕获的图像。 脚印。 这就是理论家的“建模”过程。 与建立物理虚拟模型不同，理论家利用物理和数学公式建立虚拟的现场模型，然后调整模型的输入参数，例如在系统中放置一个黑洞，修改黑洞的质量等等，然后计算产生应该观察到的结果。 检查该模型给出的结果与真实观测结果是否一致。 如果不一致，则修改模型或调整参数。 后一步称为“拟合”。 那些模仿的人就是那些投机的人。 和睦的人是一致的。 拟合是通过做出与观察结果一致的预测来进行猜测。

理论家仅仅“适应”还不够；还需要“适应”。 他们还必须做出预测。 就是说“如果现场真的发生了我猜测的事情，那么你应该能在现场的草丛中找到弹壳。” 如果观察者认为你的话有道理，他们就会乖乖地回到“现场”寻找“弹壳”。 现在无论是造型还是试衣，一般大家都离不开电脑编程。 一方面，这是因为简单的模型已经无法解释越来越多的数据，因此模型变得越来越复杂； 另一方面，可能是人们变得懒惰，不再愿意花很多周的时间来获得漂亮的解析公式。 与其进行近似和构造特殊的积分函数，我们宁愿把完整的模型留给计算机（反正计算机不累）。 但这样做的缺点是，当人们阅读你的文章时，很难理解你的模型的每个组件是如何工作的； 如果别人想重复和改进你的工作，他们只能向你索要代码，而不能自己重新编程。 ，而您通常不会给出它，因为您想用它来发布更多文章。 即使你在科学界弘扬雷锋精神，将代码公开，很多时候阅读和理解代码就像自己重写一样困难。

3、有远大理想的天文学家

研究生/博士后：“今年才写了一篇文章，还得加把劲。” 老板：“我今年只发表了16篇文章，我需要聘请更好的研究生和博士后。” 图片来源：phdcomics.com

每个行业都有下属和老板，天文学也不例外。 这不仅仅是地位和薪水的差异，还有视野、经验以及随之而来的分工的差异。 简单来说：弟弟之于老板，就像电脑之于弟弟一样。 计算机可以理解每一步的四种算术运算，但它不能理解整个模型或整个频谱。 同样的，弟弟可能了解这个天体，但是他不明白研究这个天体对于整个领域的意义，他也不会知道下一步该研究谁。 老板可能有既进行观察又进行理论的员工。 就像交响乐团的指挥一样，不熟悉拉小提琴或不会吹长笛都没有关系。 重要的是他必须能够听懂乐谱，听出每种乐器是否弹奏正确。

总结起来，从事天文研究的人每天可能会做的事情包括：

1、观察员：

写观察提案（电脑打字）——处理数据（电脑打字）——发送电子邮件（电脑打字）——写文章（电脑打字）——阅读文章——听报告——做报告

2、理论：

读文章——看课本——推导公式——讨论——编程（电脑打字）——写文章（电脑打字）——做报告——听报告

3.天文学家：

开会-开会-开会-看文章-发邮件-发邮件-开会-......

问题4：天文研究有什么用？

这个问题可以从两个方面来讨论。 一是天文研究本身对人类社会的利用； 二是从事天文研究的人可以从事什么样的工作。

至于第一个问题，已经是老生常谈了。 人类从事的每一项活动都是为了满足欲望。 农业满足口腹之欲，工商业满足物欲，国家军队满足安居之欲； 科学研究也不例外，满足了人类的好奇心。 当人们满足了前几个欲望后，自然就会追求后面的欲望。

研究天文学的人可以做什么工作？ 如果你留在学术界，你的最终目标是成为一名科研老大，指挥你的团队满足你自己和全人类对知识的渴求； 如果优秀的科研人员想离开学术界，他们将利用他们的英语、计算机、数学、逻辑思维和表达能力（以及学历），他们可以进入任何行业并成为强大的竞争对手。 他们唯一的弱点是对学术的执着和不愿放弃自己的梦想。

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